Spoluobjevitel DNA dvojšroubovice Sir Francis Crick zemřel 29. července ve věku osmdesáti osmi let. Ze skupiny čtyř vědců, kteří se podíleli na jednom z největších objevů minulého století nyní žijí jen dva – Jim Watson a Maurice Wilkins. Rosalyn Franklinová zemřela již v roce 1958.
DNA (deoxyribonukleová kyselina) byla objevena v osmdesátých letech devatenáctého století švýcarským lékařem Miescherem, který analyzoval obvazy nasáklé hnisem. Delší dobu nebyla DNA studována, protože se nedařilo připravit dostatečně čisté vzorky.
Začátkem dvacátého století je DNA analyzována a je zjištěno její složení ze sacharidu (2-deoxy-D-ribosy), zbytku kyseliny fosforečné a čtyř bází (adeninu, guaninu, thyminu a cytosinu). Je rozluštěna struktura bází, ale role a stavba DNA zůstávají stále neznámé.
V roce 1928 F. Griffith provedl své známé transformační pokusy s bakteriemi a vědci se pokoušeli najít povahu látky, která transformaci způsobuje. Po mnoha letech pokusů Avery, McLeod a McCarthy prokázali, že onou transformující látkou je právě DNA. V té době začíná pravý hon na strukturu DNA, jejíž úloha jakožto nositele dědičnosti byla odhalena.
V padesátých letech se výzkum v biochemii odvíjel dvěma hlavními cestami. První cesta byla založena na biologickém přístupu, v oblasti studia genetiky tedy na klasické dědičnosti, založené brněnským mnichem Johannem Gregorem Mendelem. Druhý přístup byl více chemický, stojící na studiu struktur biomolekul pomocí tehdejších metod fyzikální a organické chemie. Rozluštit stavbu DNA se snažili vědci obou skupin.
Odhalení struktury DNA
Náhoda svedla dva představitele obou proudů dohromady. V Cambridgi na pracovišti Maxe Perutze se setkávají dva tehdy mladí vědci, James Watson a Francis Crick. Watson je Američan vycházející z biologické školy, Crick je Brit studující rentgenovou strukturní analýzu.
Shrňme poznatky, které byly dostupné začátkem padesátých let:
Co bylo známo o DNA:
- Struktura stavebních kamenů
Struktura větších stavebních celků - nukleotidů a téměř jistá byla i vazba mezi nimi (práce A. Todda)Byla navržena teorie aperiodického kódování informace a komplementarity (Delbrück, Pauling)Poměr bází v DNA - Chargaffova pravidla - A=T a G=C, nezávisle na zdroji DNA
Co bylo známo o proteinech
- Byla navržena struktura alfa-helixu (Pauling)
- Byla rozpoznána úloha slabých interakcí v bílkovinách - vodíkové vazby (Pauling)
Co známo nebylo:
- Sekvence peptidů či proteinů (první až v roce 1955 - Sanger)
Sekvence DNA (Sanger, Maxam, Gilbert, sedmdesátá léta)Experimentálně potvrzená prostorová struktura proteinu (prvním byl myoglobin v roce 1957 - Perutz a Kendrew)
Z experimentálních metod se jako nejslibnější jevila rentgenová strukturní analýza. S DNA byl ale problém, resp. více problémů. Zaprvé nebylo možné ji připravit čistou a za druhé nekrystalizovala, takže bylo nutné použít pouze vláken. Přesto se ale Rosalyn Franklinové podařilo změřit difrakční vzor DNA:
Snad nejblíž rozluštění struktury DNA stál (bez překvapení) Linus Pauling. Sestrojil trojšroubovicový model splňující sterické nároky atomů, ale nevysvětloval Chargaffova pravidla a kyselost DNA. Pauling ale neznal difraktogramy Franklinové.
Naproti tomu Watson a Crick tyto difraktogramy díky Maurici Wilkinsovi znali a z difraktogramu vyvodili helicitu molekuly a opakující se motiv po 0,2 nm. Též se dověděli více o stabilních tautomerech bází (Donohue) a na základě Watsonovy ideje o páru, který je tak důležitý v biologii a s pomocí Chargaffových pravidel sestavují model DNA. Tím je onen známý dvojitý helix s antiparalelní orientací obou řetězců, s bázemi uvnitř molekuly, kde se párují A-T a G-C pomocí vodíkových vazeb a s hlavním řetězcem orientovaným do okolí:
Tím ovšem příběh DNA nekončí, ba naopak - začíná. S odhalením struktury se začalo pracovat na objasnění mechanismů replikace, translace a transkripce, byl rozluštěn genetický kód, začalo genetické inženýrství, DNA testy paternity a identifikace podezřelých, byla objevena PCR a metody rychlého sekvenování atd….
Sir Francis Crick se po objevu struktury DNA podílel na rozluštění genetického kódu. Koncem sedmdesátých let odešel do USA, kde se v posledních letech zabýval mechanismem paměti.
Doufejme, že také ve dvacátém prvním století se vyskytnou vědci jeho formátu.
Diskuze:
